基于空气动力学的汽车车身优化改进研究

李 易，廖臻彦

(兰州理工大学能源与动力工程学院，甘肃 兰州 730050)

作者简介：李易（1999—），女,本科生，主要研究方向为空气动力学、流体力学，guixixi45@163.com.

摘要：以汽车的车身优化为研究目的，首先分析了流体基本形式以及流体的力学基本方程，然后针对汽车车身的造型特征，筛选出6种对汽车空气动力学影响大的特征。以气动系数和升力系数为优化目标，利用流体力学软件Fluent，根据特征因素的显著性差异取其相应的最佳指标值，从而获得最佳的车身造型。通过建模的方法改进汽车车身，仿真结果显示，汽车的动力性和操纵稳定性显著提高，说明利用数值仿真模拟方法能够更加全面、准确地优化汽车车身造型，对企业产品的研发优化有重大现实意义。

关键词：汽车外形设计；空气动力学；数值仿真；阻力系数；气动阻力

中图分类号：TP212.9   文献标识码：A   文章编号：2095-509X(2021)02-0083-05

自1886年世界上第一辆汽车诞生以来，汽车作为交通工具极大地改善了人们的出行便利性。汽车行业的发展越来越快，随着车身造型的逐渐演变，形成了汽车的空气动力学学科，其有助于更好地分析汽车空气阻力。车身造型与汽车的速度有十分紧密的联系［1］。从20世纪80年代开始，欧美研究人员逐渐将计算流体学（CFD）应用到汽车气动特性的研究中［2］。将空气动力学运用在汽车领域，逐渐发展出有限差分法、有限体积法和有限元法［3］。国内对于汽车空气动力学的研究起步较晚。汽车车身造型设计一般包括外形设计、室内设计、色彩设计、零部件设计以及标志设计等［4］。本文将计算机辅助技术融合到汽车造型优化中，基于空气动力学，对汽车车身进行优化改进。

1 汽车空气动力学基本理论

1.1 车身表面的压力分布

汽车的车身表面压力系数Cp计算公式为：